งานวิจัยชิ้นนี้ถูกนำออกเสนอทางอินเตอร์เนตในเว็ป Science ครั้งแรกในวันที่ 2 เมษายนที่ผ่านมา

ในงานวิจัยก่อนหน้านี้ ทางทีมวิจัยได้ตัดต่อพันธุกรรมให้ไวรัสทำหน้าที่เป็น electrode ด้านลบหรือ anode ได้สำเร็จ ในงานวิจัยชิ้นนี้ พวกเขาทำให้ไวรัสทำหน้าที่เป็น electrode ด้านบวกหรือ cathode ซึ่งเมื่อนำเอาไวรัสสองชนิดนี้มาใช้งานรวมกัน เราก็จะได้แบตเตอรี่จากไวรัส ซึ่งนอกจากจะทำงานได้มีประสิทธิภาพดีกว่าแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนแล้ว ยังเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมด้วย

“เพราะว่าไวรัสนั้นเป็นสิ่งมีชีวิต เราจึงใช้เพียงสารละลายที่มีน้ำเป็นตัวทำละลาย ไม่มีการใช้แรงดันหรืออุณหภูมิสูงในการผลิตและใช้งาน” Angela Belcher นักวิจัยวัสดุศาสตร์ มหาวิทยาลัย MIT เคมบริดจ์ สหรัฐอเมริกา ตัวแทนทีมวิจัย กล่าว

แบตเตอรี่ลิเทียมไอออนที่ใช้อยู่ทั่วไปนั้นจะเก็บและปล่อยพลังงานไฟฟ้าเมื่อไอออนของลิเทียมและอิเล็คตรอนเคลื่อนที่ระหว่าง electrode ขั้วลบกับขั้วบวก โดยทั่วไปแล้ว electrode ขั้วบวกนั้นจะทำจาก เหล็กฟอสเฟต ซึ่งมีความเสถียรสูง แต่นำไฟฟ้าได้ไม่ดีนัก เมื่อเหล็กฟอสเฟตทำปฏิกิริยากับลิเทียม มันจะสามารถเก็บสะสมพลังงานไว้ได้เป็นจำนวนมาก ดังนั้นเมื่อมีการเคลื่อนที่ของไอออนและอิเล็คตรอนผ่านขั้วบวก การเคลื่อนที่จึงเป็นไปได้ช้า ทำให้ประสิทธิภาพในการปล่อยพลังงานลดน้อยลง

ไอออนและอิเล็คตรอนจะเคลื่อนที่ได้เร็วขึ้นเมื่อเคลื่อนที่ผ่านอณุภาคขนาดเล็ก การทำให้เหล็กฟอสเฟตอยู่ในรูปอณุภาคมีขนาดเล็กเพิ่อเพิ่มประสิทธิภาพนั้น จะต้องผ่านกระบวนการที่ยุ่งยากและมีราคาสูง ดังนั้น ทีมของ Belcher จึ้งตัดต่อพันธุกรรมของไวรัส M13 ให้ปกคลุมตัวเองด้วยเหล็กฟอสเฟต เพียงเท่านี้เราก็จะได้เหล็กฟอสเฟตขนาดจิ๋วจากไวรัส

ตัดต่อยีนที่สองอีกเสียหน่อยก็จะทำให้ด้านหนึ่งที่เหลือของไวรัสติดเข้ากับท่อนาโนคาร์บอนซึ่งนำไฟฟ้าได้ดี เท่านี้เราก็จะได้อณุภาคเหล็กฟอสเฟตที่เก็บสะสมพลังงานได้ดี แถมยังให้ไอออนกับอิเล็คตรอนเคลื่อนที่ได้ดีอีกด้วย

“งานวิจัยครั้งนี้ถือเป็นการค้นพบที่น่าตื่นเต้นมาก” นักเคมีแบตเตอรี่ Kang Xu จากห้องแล็ปของกองทัพสหรัฐฯในAdelphi กล่าว “Belcher นับเป็นนักวิจัยคนแรกที่ใช้ต้นแบบทางชีววิทยาในการตัดต่อวัสดุเข้าด้วยกัน”

 “นอกจากนี้เรายังสามารถปรับเปลี่ยนวัสดุทำ cathode เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้นได้อีกด้วย” Belcher กล่าว

ภาพใหญ่: ด้านหนึ่งของไวรัสจะเกาะติดกับท่อคาร์บอนนาโน ในขณะที่อีกด้านหนึ่งจะเกาะติดกับเหล็กฟอสเฟต ทำให้เกิดอณุภาคขนาดเล็กที่นำไฟฟ้าและกักเก็บพลังงานได้ดียิ่งขึ้น

ภาพเล็ก: แบตเตอรี่ซึ่งใช้ไวรัสเป็น cathode สามารถทำให้หลอด LED สีเขียวสว่างได้

อ้างอิง:
Barazesh, Solmaz. "Viruses Could Power Devices." Science News 2 Apr. 2009. 6 Apr. 2009 http://www.sciencenews.org/view/generic/id/42454/title/Viruses_could_power_devices.